DE2457327C3

DE2457327C3 - Phasensynchronisierer für einen Tintenstrahlschreiber

Info

Publication number: DE2457327C3
Application number: DE2457327A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Hitachi Yamada
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1973-12-05
Filing date: 1974-12-04
Publication date: 1981-04-23
Also published as: GB1488035A; DE2457327A1; US3999188A; JPS5230333B2; DE2457327B2; JPS5087242A

Description

dadurch gekennzeichnet,

— daß der Tröpfchendetektor (40) abhängig vom Vorhandensein oder NichtVorhandensein von ^2S Phasenprüftröpfchen binäre Signale an einen Phasenprüfer (41) abgibt,

— daß der Phasenprüfer (41) einen Vergleicher (44) enthält, der beim Fehlen von Phasenprüftröpfchen bzw. des entsprechenden binären Signals die Erzeugung eines Phasensteuersignals (I) durch einen Phasenregler (45) steuert,

— daß durch das Phasensteuersignal (!) in einem Phasensteiler (50) die Phasen der Ladesignale für Aufzeichnungs- und Phasenprüftröpfchen um eine halbe Impulsperiode (T/2) des Aufzeichnungs-Ladesignals (i) für Aufzeichnungströpfchen verschoben werden, und

— daß die Phasenverschiebung im Zeitpunkt des Anstiegs oder Abfalls des aus dem Bezugsoszillator (2) abgeleiteten Taktimpulses (g) eintritt (Fig. 6,8).

2. Phasensynchronisierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

— daß der Phasenprüfer (41) an seinem Eingang einen mit dem Ausgang des Tröpfchendetektors (40) verbundenen Verstärker 42) und einen diesem nachgeschalteten Gleichrichter (43) hat, der unmittelbar dem Vergleicher (44) vorgeschaltet ist, der das Ausgangssignal (c) des Gleichrichters (43) mit einem vorbestimmten Pegel vergleicht und entsprechend ein Binär-Ausgangssignal (d)»0« bzw. »1« erzeugt, und

— daß der Phasenregler (45) ein Monoflop (46) aufweist, das bei Übergang des Binär-Ausgangssignals (d) von »0« auf »1« einen Impuls (e) vorbestimmter Impulsbreite abgibt (F i g. 6,8).

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Die Erfindung betrifft einen Phasensynchronisierer für einen Tintenstrahlschreiber nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Tintenstrahlschreibern müssen zum Erhalt erwünschter Aufzeichnungspunkte auf dem Aufzeichnungsträger durch richtiges Ablenken der Tintentrcpfchen an die Ladeelektroden richtige Spannungen entsprechend dem Aufzeichnungssignal genau dann angelegt werden, wenn die Tintentröpfchen vom strangartigen Tintenstrahl abgetrennt werden. Die Abtrennung der Tintentröpfchen vom Tintenstrahl erfolgt jedoch zu willkürlichen Zeitpunkten während jeder Erregungsdauer der Düse, und die Abtrennzeit hängt nicht nur von dem Druck, mit dem die Tinte der Düse zugeführt wird, sowie den physikalischen Eigenschaften der Tinte, der Erregungsfrequenz der Düse und der Erregungsstärke ab, sondern auch von der Umgebung, in der sich der Tintenstrahlschreiber befindet Ferner ändert sich die Zeitdauer sogar während des Aufzeichnens aufgrund von Alterungserscheingungen, die sich durch die Änderung der genannten Bedingungen ergeben.

Wenn also die Tintentröpfchen mit normaler Zeitdauer in bezug auf den Verlauf des Düsenerregungssignals erzeugt werden, werden sie mit vorgegebener Ladungsmenge geladen, indem das Aufzeichnungssignal den Ladeelektroden unter Anpassung an die normale Zeitdauer zugeführt wird. Selbst wenn die Erzeugungsdauer der Tintentröpfchen gering von der normalen Zeitdauer abweicht, wird die erhaltene Aufzeichnung nicht nachteilig beeinflußt

Wenn jedoch die Erzeugungsdauer der Tintentröpfchen so abweicht, daß sie zur Anstiegs- oder Abfallzeit des Auf^eichnungssignals stattfindet, werden die Tintentröpfchen durch die Spannung der ansteigenden oder der abfallenden Flanke des Signals geladen, so daß sie nicht die erwünschte Ladungsmenge erhalten können. Um diesen Fehler beim Durchführen eines erwünschten Ladens zu beseitigen, muß entweder die Erzeugungsdauer der Tintentröpfchen dadurch verschoben werden, daß die Phase des Düsenerregungssignals um eine vorgegebene Zeitdauer verschoben wird, oder die Phase des Aufzeichnungssignals entsprechend verschoben werden.

Bei herkömmlichen Tintenstrahlschreibern bleibt eine solche Phasenregelung einem Bediener überlassen. Dieser prüft die Güte des auf dem Aufzeichnungsträger erzeugten Aufzeichnungsbildes zum Erfassen einer Abweichung der Erzeugungsdauer der Tintentröpfchen in bezug auf die Phase des Aufzeichnungssignals, so daß die Abweichung von Hand nachregelbar ist. Bei solchen Tintentstrahlschreibern ist es also nicht möglich, die aufeinanderfolgend zugeführte Information immer genau aufzuzeichenen. Deshalb haben Tintenstrahlschreiber der erläuterten Art bisher keine praktische Anwendung gefunden.

Die DE-OS 19 52 248 zeigt abwechselnd einen Schreib- und einen Eichvorgang durchführende Mittel, wobei während des Eichvorgangs die Tröpfchen entsprechend einer Sägezahfunktion synchron zum Tröpfchengenerator aufgeladen werden, die Ladungen auf den Tröpfchen ermittelt werden und in Abhängigkeit von der Ladung die Phasenlage einer Nachstellfunktion ermittelt wird und wobei während jedes Schreibvorgangs für die Erzeugung der Aufladefunktionen Mittel in Betrieb sind, die während des vorangegangenen Eichvorgangs mit dem Tröpfchengenerator synchronisiert und in der Phase entsprechend der Phasenlage der Nachstellfunktion gesteuert werden. Bei diesem bekannten Stand der Technik sind also getrennt ein Schreibintervall, während dem lediglich aufgezeichnet wird, und ein Phasensteuerintervall vorgesehen, während dem lediglich eine Phasensteuerung durchge-

führt wird, so daß fur die Phasensteuerung das Schreiben unterbrochen werden muß, also ein kontinuierliches Schreiben (z. B. eines durchgehenden band- oder streifenförmigen Musters) unmöglich ist; schließlich wird dort der Phasenzustand durch analoge Messung der Tröpfchenladungsmenge ermittelt, was nicht nur den Aufbau des betreffenden Mengenfühlers erschwert, sondern das gewonnene Analogsignal empfindlicher gegenüber Rauschen macht und damit auch seine Verarbeitung erschwert. ι ο

Aus der US-PS 36 81 778 ist es bekannt, Dei Änderung der Phase während der Erzeugung der Tintentröpfchen diese durch einen transienten Anteil des Phasenprüfsignals aufzuladen, so daß beim Aufzeichnen eine Störung auftritt und bei stark abweichender Phasenlage überhaupt keine Tintentröpfchen mehr zum Aufzeichnen zur Verfügung stehen. Da bei diesem bekannten Stand der Technik die Phase der Düsenerregung bei Störungen geändert wird, ist das Ansprechen verzögert, so daß die Phasenkorrektur nicht schne'l genug erfolgt und deshalb die Aufzeichnung Störungen unterliegt

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen Phasensynchronisierer der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine kontinuierliche Aufzeichnung, insbesondere von kontinuierlicher Aufzeichnungsinformation, ohne Verzögerung der Aufzeichnung gestattet, wobei außerdem der Phasensynchronisierer verhältnismäßig einfach aufgebaut sein soll.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist durch den kennzeichneden Teil des Patentanspruchs 1 3C angegeben.

Gegenüber dem bekannten Stand der Technik weist die Erfindung folgende Vorteile auf:

Gegenüber der Phasensynchronisierung nach der DE-OS 19 52 248 sind nicht zwei getrennte Zeitinterval-Ie für Aufzeichnung und Phasensteuerung vorgesehen, sondern wird vielmehr das Phasenprüfsignal in das Aufzeichnungssignal eingefügt und werden die nicht zum Aufzeichnen verwendeten Tintentröpfchen zur Phasenanpassung bzw. -steuerung verwendet, so daß Aufzeichnung und Phasenanpassung parallel durchgeführt werden, also ein kontinuierliches Aufzeichnen bei gleichzeitig genauer Phasenanpassung möglich ist; da ferner der Tröpfchen-Detektor binäre Signale an den Phasenprüfer abgibt, werden die oben bei der analogen Ladungsmengen-Erfassung geschilderten Schwierigkeiten bezüglich des Aufbaus des Ladungsmengen-Detektors und der sicheren Signalverarbeitung vermieden.

Gegenüber der Vorrichtung nach der US-PS 36 81 778) werden die zur Aufzeichnung vorgesehenen Tintentröpfchen nicht durch einen transienten Anteil des Aufzeichnungssignals geladen, so daß eine unrichtige Phasenlage rechtzeitig korrigiert wird; da ferner die Phasenprüftröpfchen aus den zur Aufzeichnung vorgesehenen Tröpfchen genommen werden, kann auch nicht ein Betriebszustand eintreten, bei dem zum Aufzeichnung überhaupt keine Tröpfchen mehr verfügbar sind. Da nicht die Phase der Düsenerregung geändert wird, sondern die Phase des Ladesignals verschoben wird, ist ein schnelles Ansprechen auf eine Änderung der Phasenlage ohne Störung der Aufzeichnung gesichert.

In der DE-OS 24 02?'· ¹St ein Verfahren zur Phasensynchronisation vorgeschlagen worden, bei dem ähnlich wie bei der Phasensynchronisierung nach der DE-OS 19 52 248 die analoge Ladungsmenge der Tröpfchen ermittelt wird. Durch Änderung der Phase der Aufladeeinrichtung wird auf das Maximum der Aufladung abgeglichen. Im Unterschied hierzu wird beim Anmeldungsgegenscand die richtige Aufladung und somit Ablenkung durch binäre Signale ermittelt

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist durch den Patentanspruch 2 angegeben.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden beispielsweise näher erläutert Es zeigt F i g. 1 den Grundaufbau eines Tintenstrahlschreibers; Fig.2 den Aufbau eines fotoelektrischen Wandlers, für den Tintentstrahlschreiber von F i 3.1;

F i g. 3 bis 5 Ladungskennlinien der Tintentröpfchen gemäß der Erfindung;

F i g. 6 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des Phasensynchronisierers;

F i g. 7 ein detailliertes Schaltbild des Phasensynchronisierers nach F i g. 6;

Fig.8 Signale an verschiedenen Stellen in einem Hauptteil des Phasensynchronisierers nach F i g. 7;

F i g. 9 bis 11 Signale zum Laden von Tintentröpfchen bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung; und

F i g. 12 ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebes des Phasensynchronisierers, wenn die Anstiegs- und Abfallzeiten des Aufzeichnungssignals nicht vernachlässigbar sind.

Beim Tintenstrahlschreiber nach F i g. 1 hat eine Tintenstrahl-Düse 1 zum Ausspritzen von Tinte einen Durchmesser von ca. 60 μπι und auf ihrem Hauptteil einen ringförmigen elektromechanischen Wandler 3 (Erreger), durch den die Düse 1 mit einer Frequenz von ca. 70 kHz mechanisch erregbar ist. Der Wandler 3 besteht aus elektrostriktivem Werkstoff, z. B. einem Sinterprodukt aus Bleititanat und Bleizirkonat Wenn ein Hochfrequenzgenerator 2 an auf den Endflächen des Wandlers 3 angeordnete Elektroden 3a und 3b eine Spannung von 10 —30 V mit einer Frequenz von 70 kHz anlegt, schwingt der Wandler elektrostriktiv zum Erzeugen mechanischer Energie. Diese Energie ist auch durch einen magnetostriktiven Wandler erzeugbar.

Unter Druck stehende Tinte 4 wird der Düse 1 von einem Vorratsbehälter 5 über eine Pumpen- und Druckregeleinheit 6 zugeführt. Der auf die Tinte 4 ausgeübte Druck beträgt ca. 3— 4 kp/cm². Die Erzeugungsfrequenz von Tintentröpfchen 7, die aus der Spitze der Düse 1, der die unter Druck stehende Tinte 4 zugeführt wird, austreten, ist synchron mit der Frequenz des Hochfrequenzgenerators 2. Nahe der Düse 1 ist ein Paar Ladeelektroden 8a und 8b zum Laden der Tintentröpfchen 7 angeordnet Die Lage der Ladeelektroden 8a und 8b in bezug auf die Düse 1 ist so gewählt, daß der aus der Düse 1 gespritze Tintenstrahl in der Mitte zwischen den Ladeelektroden 8a und 8b eingeschnürt und in Tintentröpfchen getrennt wird. Der Abstand zwischen den Ladeelektroden 8a und 8b beträgt ca. 2 mm, und die Länge jeder der Ladeelektroden in der Flugrichtung der Tintentröpfchen 7 beträgt ca. 5 mm. Die Ladeelektroden 8a und 8b sind so miteinander verbunden, daß sie gleiches Potential haben, d. h. eine Aufzeichnungssignalspannung von ca. 200 V wird zwischen der Düse 1 (unter Druck stehende Tinte 4) und den Ladeelektroden 8a und 8b von einer Aufzeichnungssignal-Spannungsquelle 9 angelegt. Wenn das Aufzeichnungssigna! z. B. positive Polarität hat, werden die Tintentröpfchen negativ geladen. Ein Paar Ablenkelektroden 10a und 106 ist zu beiden Seiten der Flugbahn der Tintentröpfchen 7 angeordnet, und eir.i Hochspannungsquelle 11 legt eine Gleichspannung von 3-4 kV an die Ablenkelektroden 10a und 1Oi an. Die Ablenkelektroden 10a und 106 haben von den Ladeelektroden 8a und 8b einen Abstand von ca. 5 mm,

und der Zwischenraum zwischen den Ablenkelektroden 10a und 1Oi beträgt am Eintrittsende der Tintentröpfchen 7 ca 5 mm und am Austrittsende ca. 7 mm; die Länge jeder Ablenkelektrode beträgt ca. 30 mm. Die negativ geladenen Tintentröpfchen 7 werden während ihres Fluges durch den Zwischenraum zwischen den Ablenkelektroden 10a und 1Oi zur Ablenkelektrode 10« abgelenkt, die in bezug auf die Ablenkelektrode 1Oi positiv ist, und treffen dann auf einen um den Umfang einer Drehtrommel 13 gewickelten Aufzeichnungsträger 14 zur Bildung von Aufzeichnungspunkten 15. Der Ablenkwinkel Θ der Tintentröpfchen 7 ist zur Menge ihrer Ladung und damit zur Amplitude der von der Aufzeichnungssignal-Spannungsquelle 9 an die Tintentröpfchen angelegten Spannung proportional, wenn die

Spannung konstant ist.

Ein Auffänger 12 fängt die unerwünschten Tintentröpfchen auf, die nicht abgelenkt wurden und eine gerade Bahn beschrieben haben, zur Widerverwendung auf; der Auffänger 12 ist so angeordnet, daß die Tintentröpfchen mit abgelenkter Bahn nicht .luftreifen können. Die den Aufzeichnungsträger 14 aufgewickelt tragende Drehtrommel 13 wird in Pfeilrichtung (F i g. 1) gedreht. Das Aufzeichnungsbild wird auf dem Aufzeichnungsträger 14 mit Aufzeichnungspunkten 15 aufgezeichnet, die durch auf den Aufzeichnungsträger 14 treffende Tintentröpfchen 7 gebildet sind. Der Tintenstrahl-Schreibkopf mit der Düse 1, den Ladeelektroden 8a und 8i, den Ablenkelektroden 10a und 1Oi und dem Auffänger 12 wird parallel zur Achse der Drehtrommel

13 bewegt, so daß die Tintentröpfchen 7 entlang einer Strichlinie B— ßauf den Aufzeichnungsträger 14 treffen. Infolgedessen besteht das auf dem Aufzeichnungsträger

14 aufgezeichnete Bild oder Muster aus einer Gruppe von Abtastzeilen, die durch die aus der Düse 1 gespritzen und entsprechend den Ablenkwinkeln abgelenkten Tintentröpfchen 7 gebildet sind.

F i g. 2 zeigt einen fotoelektrischen Wandler zum Aufnehmen eines solchen Bild- bzw. Aufzeichnungssignals, der im Tintenstrahlschreiber verwendet wird. Auf eine Drehtrommel 21 ist eine Vorlage 22 gewickelt, und die Drehtrommel wird in Pfeilrichtung A gedreht Eine Optik 23 hat eine als Lichtquelle dienende Lampe 24, eine Kondensorlinse 25. ein Objektiv 26, einen Spalt 27 und einen fotoelektrischen Fühler 28, z. B. einen Fotovervielfacher oder Fototransistor. Das von der Lichtquelle 24 ausgesandte und durch die Kondensorlinse 25 gesammelte Licht wird auf die Vorlage 22 gerichtet und das von dieser reflektierte Licht wird vom Objektiv 26 gesammelt Das gesammelte Licht wird durch den Spalt 27 in den fotoelektrischen Fühler 2S geleitet und in ein entsprechendes elektrisches Signal umgesetzt Die Optik 23 wird in Pfeilrichtung B parallel zur Achse der Drehtrommel 21 durch eine von einem Antriebsmotor 30 gedrehte Stellschraube 29 angetrieben, so daß die Vorlage 22 nacheinander von einem Ende her abgetastet wird Die Bewegung der Drehtrommel 21 in bezug auf die Optik 23 erfolgt genau synchron mit derjenigen der Aufzeichnungs-Drehtrommel 13 und der Düse 1. Das durch die fotoelektrische Umsetzung erhaltene amplitudenmodulierte Bildsignal der Vorlage 22 wird zum Erzeugen eines Aufzeichnungssignals zum Laden der Tintentröpfchen 7 pulsmoduliert

Die Zeitfolge nach Fig.3 zeigt ein an die Ladeelektroden angelegtes Signal, den Verlauf des Signals zum Erregen der Düse (äquivalent dem Ausgangssignal des Hochfrequenzgenerators) und den Verlauf der Tintentröpfchenerzeugung; sämtliche Signale werden verwendet, wenn der Tintenstrahlschreiber eine Aufzeichnung durchführt. Es entsprechen:

—(a) dem Düsenerregungssignal;
— (b) dem Tintentröpfchen-Erzeugungssignal;
—(c) einem Tintentröpfchen-Ladesignal, falls jedes zweite von aufeinanderfolgenden Tintentröpfchen zum Aufzeichnen verwendet wird.

ίο Das Signal (c) wird dadurch erhalten, daß ein Aufzeichnungssignal (d) mit einer Impulsperiode T einem Phasenprüfsignal (e) überlagert wird; das Phasenprüfsignal (e) dient zum Laden der Tintentröpfchen, die zwischen den zum Aufzeichnen verwendeten Tintentröpfchen erzeugt werden, und prüft, ob die Phase des Aufzeichniir.gssignals (d) geeignet ist oder nicht. Die Polarität des Phasenprüfsignals (e) ist derjenigen des Aufzeichnungssignals (d) entgegengesetzt, seine Impulsperiode ist 772. Andererseits ist die Phasenbeziehung zwischen dem Aufzeichnungssignal (d) und dem Phasenprüfsignal (e) so gewählt, daß die Phase des Düsenerregungssignals (a), die dem Mittelpunkt des Höchstwertes des Signals (d) entspricht, gleich derjenigen des Phasenprüfsignals (e^ist.

Es wird jetzt unter Bezugnahme auf Fig.4 und 5 erläutert, wie die erfindungsgemäße Aufgabe mit Hilfe eines Ladesignals (c)zu lösen ist; in diesen Figuren sind (b-i), (b-2) und (b-3) die Zeitdauer beim Bilden von Tintentröpfchen. F i g. 4 bezieht sich auf den Fall, daß die Phase der Zeitdauer allmählich nacheilt während F i g. 5 den Fall betrifft, daß die Phase der Zeitdauer voreilt. (C-I) und (C-2) sind die an die Ladeelektroden angelegten Signale zum Laden von Tintentröpfchen. Das Signal (C-2) ist phasenmäßig um 772 in bezug auf das Signal (C-I) verschoben. In Fig.4 und 5 bedeuten die vollschwarzen Punkte, die schwarzweißen Punkte und die weißen Punkte vollständig geladene bzw. unvollständig geladene bzw. nichtgeladene Tintentröpfchen.

Wenn die von der Düse erzeugten Tintentröpfchen durch das Signal (C-I) nach Fig.4 geladen werden, wenn die Zeitdauer der Erzeugung der Tinientröpfchen eine Phase (b-i) nach Fig.4 hat, sind die Tintentröpfchen in erwünschter Stärke aufladbar, da das Laden der Tintentröpfchen bei den Spitzenwerten des Signals CC-I) erfolgt

Wenn jedoch die Zeitduaer eine nacheilende Phase gemäß (b-3) in F i g. 4 hat ist ein normales Aufladen der Tintentröpfchen unmöglich, da das Aufladen in diesem

so Fall nur während der Übergangszeiten, d. h. während der Anstiegs- und Abfallzeiten, erfolgt Die Zeitdauer /b-2) ergibt sich zwangsläufig während der Verschiebung von (b-i) nach (b-3). Im Fall der Zeitdauer (b-2) werden, wie das Signal (C-I) in Fig.4 zeigt einige Tintentröpfchen durch das Aufzeichnungssignal auf die erwünschte Ladungsmenge aufgeladen, während andere überhaupt nicht aufladbar sind, da das Phasenprüfsignal eine kürzere Impulsdauer hat

Wenn also ermittelt wird, daß die Tintentröpfchen vom Phasenprüfsignal überhaupt nicht aufgeladen werden, wird die Phase des Signals (C-I) um 772 verschoben, und das Signal wird so, wie es bei (C-2) in Fig.4 gezeigt ist Das Signal (C-2) wird solange unterhalten, bis die Zeitdauer (b-3) erreicht ist Durch Regeln der Phase des Tintentröpfchen-Ladesignals in der erläuterten Weise werden die zum Phasenprüfen bestimmten Tintentröpfchen durch das Phasenprüfsignal geladen, während die zum Aufzeichnen bestimmten

Tintentröpfchen vom Aufzeichnungssignal nahe dem Mittelpunkt von dessen Impulsperiode geladen werden. Fig. 5 wird nicht näher erläutert, da die dargestellten Signale analog zu F i g. 4 sind.

Fig.6 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des Phasensynchronisierers des Tintenstrahlschreibers, dessen bereits bei Fig. 1 erläuterten Teile nicht nochmals im einzelnen erkärt werden. Ein Detektor 40 ist vor dem Auffänger 12 angeordnet. Wenn die kinetische Energie der Tintentröpfchen 7 erfaßt werden soll, wird als Detektor 40 ein piezoelektrischer Kristall verwendet. Wenn andererseits die elektrische Ladung jedes Tintentröpfchens erfaßt werden soll, kann ein einfacher Leiter als Detektor verwendet werden. Der Detektor 40 ist mit einem Phasenprüfer 41 verbunden, der einen Verstärker 42, einen Gleichrichter 43 und einen Vergleicher 44 aufweist. Ein Phasenregler 45, besthend aus einem Monoflop 46 und einem T-Flipflop 47, ist mit dem Ausgang des Phasenfühlers 41 verbunden. Das Ausgangssignal des Vergleichers 44 wird dem Monoflop 46 zugeühfrt, und das Ausgangssignal des Phasenreglers 45 wird vom T-Flipflop 47 erzeugt. Das Ausgangssignal des Phasenreglers 45 wird einem Phasensteller 50 zugeführt, der ein D-Flipflop 51 und einen Phasenumschalter 52 aufweist. Dem Phasensteller 50 wird auch ein Signal zugeführt, das durch Impulsformung des Signals vom Hochfrequenzgenerator 2 mittels eines Schmitt-Triggers 53 erzeugt wird.

Ein Tintentröpfchen-Ladesignal-Generator 55, bestehend aus einem Frequenzteiler 56, einem Phasenfühlsignal-Generator 57, einem Aufzeichnungssignal-Generator 58, einem Summierer 59 für die Ausgangssignale der Generatoren 57 und 58 und einem Verstärker 60. empfängt das Ausgangssignai des Phasenstellers 50. Das Ausgangssignal des Verstärkers 60 wird den nahe der Düse 1 angeordneten Ladeelektroden 8 zugeführt. Ein Beispiel für eine detaillierte Schaltung des Phasensynchronisierers nach F i g. 6 ist in F i g. 7 gezeigt.

F i g. 8 zeigt Signalverläufe an verschiedenen Stellen der Schaltungen nach F i g. 6 und 7.

Wenn bei dem erläuterten Schaltungsaufbau Tintentröpfchen vom Signal (C-I) geladen werden und die Zeitdauer der Bildung der Tintentröpfchen eine Phase (b-i) nach Fig.4 oder 5 hat, können sowohl das Aufzeichungs- als auch das Phasenprüfsignal Tintentröpfchen bis zu einer bestimmten Ladung aufladen. Das heißt in dem Bereich (A) nach F i g. 8 werden die zur Aufzeichnung dienenden Tintentröpfchen auf eine bestimmte Ladung aufgeladen, während ihres Fluges zwischen den Ablenkelektroden entsprechend ihrer Ladungsmenge abgelenkt und auf die richtigen Stellen des Aufzeichnungsträgers 14 zur Bildung eines Aufzeichnungsbilds gelenkt, während die zum Phasenprüfen bestimmten Tintentröpfchen entgegengesetzt zu den Aufzeichnungs-Tintentröpfchen geladen werden, so daß sie auf den vor dem Auffänger 12 liegenden Detektor 40 treffen. Das elektrische Ausgangssignai des Detektors 40 wird dem Phasenprüfer 41 zugeführt, d. h. vom Verstärker 42 verstärkt, durch den Gleichrichter 43 in ein Gleichspannungssignal umgesetzt und dem Vergleicher 44 zugeführt. Da das Ausgangssignal des Gleichrichters 43 durch die auf den Detektor 40 treffenden Tintentröpfchen hinreichend hoch ist wird das Ausgangssignai des Vergleichers 44 auf dem Pegel »0« gemäß (d) in Fig.8 gehalten. Durch den Phasenprüfer 41 wird die Information, daß die Phase des Aufzeichnungssignals richtig ist, über den Phasenregler 45 zum Phasensteller 50 übertragen, so daß die Phase des Taktsignals zum Ladesignal-Generator 55 unverändert gehalten wird.

Wenn Tintentröpfchen vom Signal (C-X) geladen und die Zeitdauer der Tintentröpfchenerzeugung von (b-\) nach (b-2) verschoben wird (vgl. F i g. 4 oder 5), werden die zum Aufzeichnen bestimmten Tintentröpfchen 7 zur Bildung eines erwünschten Musters auf dem Aufzeichnungsträger 14 hinreichend stark geladen, während die zum Phasenprüfen bestimmten Tintentröpfchen nicht vom Phasenprüfsignal geladen werden (vgl. (J) in Fig.8). Infolgedessen werden die zum Phasenprüfen bestimmten Tintentröpfchen nicht genügend abgelenkt, so daß am Detektor 40 kein Ausgangssignal erzeugt wird. Deshalb fällt das Ausgangssignal (c) des Gleichrichters 43 (vgl. F i g. 8) allmählich ab, wie im Bereich (B) in F i g. 8 ersichtlich ist. Dadurch wird das Ausgangssignal des Vergleichers 44 auf den Pegel »1« umgeschaltet (vgl. (d) in Fig. 8), so daß das vorn Phasenfühler 41 erfaßte, die Umschaltung von »0« auf »1« darstellende Signal das Monoflop 46 im Phasenregler 45 ansteuert (vgl. (e)in Fig.8) zum Umschalten des Ausgangssignals des T-Flipflops 47 von »0« nach »1« (vgl. (F) in Fi g. 8). Das Ausgangssignal des Phasenreglers 45 wird dann dem D-Flipflop 51 des Phasenstellers 50 zugeführt. Infolgedessen wird die Zeitdauer der Umschaltung von »0« nach »1« mit der Zeitdauer der Taktimpulse synchronisiert, die dadurch erhalten werden, daß der Schmitt-Trigger 53 das dem elektromechanichen Wandler 3 zugeführte Signal vom Hochfrequenzgenerator 2 umformt; die Phase des über den Phasenumschalter 52 dem Ladesignal-Generator 55 zugeführten Taktsignals wird um 180° umgeschaltet (vgl. (g) in Fig.8). Infolgedessen wird das Aufzeichnungssignal, d. h. das entsprechende Ladesignal, von (C-I) nach (C-2) um T/2 verschoben (vgl. F i g. 4 oder 5), und da die Zeitdauer des Verschiebens des Aufzeichnungssignals von (Oi) nach (C-2) synchron mit der Zeitdauer der Tintentröpfchenerzeugung ist, werden die Tintentröpfchen zum Aufzeichnen nahe dem Mittelpunkt der Impulsdauer des Aufzeichnungssignals ageladen, und auch die zum Phasenprüfen bestimmten Tintentröpfchen werden richtig geladen und dann wieder von den Ablenkelektroden 10 abgelenkt, so daß sie auf den Detektor 40 treffen. Dadurch steigt Das Ausgangssignal (c) in F i g. 8 des Gleichrichters 43 an (vgl. Bereich (C) in Fig.8). der Pegel des Ausgangssignals des Vergleichers 44 wird von »1« nach »0« umgeschaltet und die Phase des Taktsignals vom Phasensteller 50 wird unverändert gehalten, bis der nächste unerwünschte Phasenzustand auftritt. Daher bleibt die Phase des Ladesignals (k), das durch Summierung Synthesizen des Auizeichnungssignais (1) und des Phasenprüfsignals (J) erhalten wird, die beide in Form von Impulsen als frequenzgeteiltes Taktsignal vom Frequenzteiler 56 erzeugt werden, unverändert

Gemäß der Erfindung ist also die Phase des Aufzeichnungssignals durch sofortiges Ansprechen auf die Phasenänderung der Zeitfolge der Tintentröpfchenerzeugung automatisch regelbar, und daher sind Tintentröpfchen immer übereinstimmend mit dem Aufzeichnungssigna] richtig aufladbar, ohne daß die Aufzeichnung unterbrochen wird.

Ferner ist die Erfindung, bei der zum Regeln der Phase des Aufzeichnungssignals keine zusätzliche Zeit außer der zum Aufzeichnen erforderlichen Zeit benötigt wird, so daß eine kontinuierliche Phasenregelung erfolgen kann, bei einem Mehrdüsen-Schreiber anwend-

bar, bei der mehrere Düsen gleichzeitig eine Mehrfachaufzeichnung durchführen.

Beim vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel wurde ein Fall beschrieben, bei dem jedes zweite Tintentröpfchen zum Aufzeichnen und alle übrigen zum Phasenprüfen verwendet werden. Wenn jedoch die Phasenänderung der Zeitdauer der Tintentröpfchenerzeugung relativ langsam erfolgt, können die zum Phasenprüfen bestimmten Tintentröpfchen in weniger dichter Folge abgetastet werden. Wenn in diesem Fall ι ο die Abtastperiode konstantgehalten und die Bandbreiten des Detektors 40 und des Verstärkers 42 verkleinert werden, wird ein Phasenprüfen mit größerem Störabstand möglich.

Fig.9 zeigt den Verlauf des Ladesignals, das dann verwendet wird, wenn jedes zweite Tintentröpfchen zum Aufzeichnen verwendet und jedes zehnte der übrigen Tintentröpfchen zum Phasenprüfen geladen wird.

Wenn z. B. Schriftzeichen aufzuzeichnen sind, ist die Aufzeichnungsinformation nicht kontinuierlich, sondern abschnittsweise verteilt. In diesem Fall ist jedes zweite Tintentröpfchen für jeden Abschnitt zum Aufzeichnen verwendbar, während nur ein Tintentröpfchen des bestimmten Abschnitts zum Phasenprüfen geladen zu werden braucht (vg. F i g. 10), oder es können alternativ für jeden Informationsabschnitt sämtliche Tintentröpfchen mit Ausnahme eines einzigen zum Aufzeichnen verwendet werden, während das einzige Tintentröpfchen zum Phasenprüfen geladen wird (F i g. 11).

Bei den vorhergehenden Ausfhrungsbeispielen ist die Periode des Aufzeichnungssignals bzw. des Phasenprüfsignals T bzw. 772, wenn die Erzeugungsdauer der Tintentröpfchen T ist, und die Phase des Düsenerregungssignals, das dem Mittelpunkt der Spitze des Aufzeichnungssignals entspricht, ist gleich der des Phasenprüfsignals.

Dies ist die günstigste Bedingung, die nur auftritt, wenn die Anstiegs- und Abfallzeiten jedes betrachteten Signals im Vergleich zur Impulsperiode vernachlässig- ■»< > bar sind und die jedem Tintentröpfchen erteilte Ladung durch die Augenblicksspannung bestimmt ist, die an die Ladeelektroden angelegt wird, wenn das betreffende Tintentröpfchen gerade vom strangartigen Tintenstrahl getrennt wird.

In der Praxis geschieht es jedoch häufig, daß die Anstiegs- und Abfallzeiten nicht vernachlässigbar sind und das Laden jedes Tintentröpfchens nicht momentan erfolgt sondern langer dauert

Es wird jetzt erläutert, wie die Erfindung in den Fällen anwendbar ist, bei denen nicht immer die günstigsten Bedingungen vorliegen.

Fig. 12{f.) Zeigt das Signa! χ entsprechend der Kennlinie der Ladung von Tintentröpfchen mit dem Aufzeichnungssignal und das Signal y entsprechend der Kennlinie der Ladung von Tintentröpfchen mit dem Phasenprüfsignal, wobei die Phase des Düsenerregungssignals als Bezugswert dient und die Anstiegs- und Abfallzeiten beider Signale durch lineare Segmente näherungsweise bestimmt sind. Fig. 12(b) bzw. 12(c) zeigen ähnliche Signale mit dem Unterschied, daß in bezug auf die Signale nach Fig. 12(a) eine Phasenverschiebung um 772 erfolgt ist Zum leichteren Verständis sei angeommen, daß die Anstiegszeit die Abfallzeit und die Impulsperiode des Signals χ t_n tr bzw. T sind, während die entsprechenden Zeitintervalle des Signals y fr, t'tbzw. Tsind und der zeitliche Phasenunterschied zwischen den Signalen χ und y gleich id ist (vgl. Fi g. 12).

Es ist zu beachten, daß jeder der Werte f_r, t'_r, f/und t'/die Summe der Anstiegs- oder Abfallzeit des Signals selbst und die zum Laden jedes Tintentröpfchens erforderliche Zeitkonstante des Signals ist. Wenn also die Zeitkonstante vernachlässigbar ist, sind die Signaleverläufe * und y als koinzidient mit dem Aufzeichnungs- und dem Phasenprüfsignal selbst zu betrachten.

Im Bereich (ä) in Fig. 12(a) sind sowohl die Aufzeichnungs- als auch die Phasenprüf-Tintentröpfchen vollständig geladen, so daß sie die erwünschte Ladungsmenge haben. In den Bereichen (ß) sind jedoch die zum Aufzeichnen bestimmten Tintentröpfchen vollständig durch das Aufzeichnungssinai, d. h. das Signal x, geladen, aber die zum Phasenprüfen bestimmten Tintentröpfchen nicht richtig durch das Phasenprüfsignal, d. h. das Signal y, geladen, das im Bereich (ß) Anstiegs- und Abfaiiübergänge hat. in den Bereichen {γ) ist das Aufzeichnungssignal χ in seinen Anstiegs- und Abfallübergangsbereichen und verschwindet das Phasenprüfsignal, so daß weder das Aufzeichnungs- noch das Phasenprüfsignal χ bzw. y die Tintentröpfchen ordnungsgemäß laden können.

Daher ist eine Phasenregelung erforderlich, durch die diese Signale χ und y in bezug auf ihre Dauer um 772 verschoben werden (vgl. Fig. 12(b) oder 12(c)), bevor die Phase der Erzeugungsdauer der Tintentröpfchen vom Bereich (a.) zu den Bereichen (γ) verschoben worden ist, d. h. während des Zeitintervalls, in dem die Phase der Zeitfolge sich in den Bereichen (ß) befindet.

Für die Anwendung der Erfindung sind die folgenden Bedingungen wesentlich:

(1) Die Bereiche φ) müssen vorhanden sein;

(2) die Bereiche \ß) müssen nach der Phasenregelung auf den Bereich (ä) reduziert sein;

(3) bevorzugt sind die Bereiche (]3) sowohl im Fall der Phasenvoreilung als auch der Phasennacheilung der Erzeugungsdauer der Tintentröpfchen vorhanden;

(4) während der Anstiegs- und Abfallzeiten des Aufzeichnungssignals dürfen Tintentröpfchen nicht geladen werden; und

(5) zum leichteren Erfassen der Phasenabweichung ist die Abfallzeit tVdes Phasenprüfsignals vorzugsweise gleich oder weniger als dessen Anstiegszeit t'r.

Aus den vorstehenden Bedingungen folgt also:

\{T-t_r)-[T-O) >0

t_d + r;-r_r = T-(T' + t_d)

T- λ + r, g r

Aus den Gleichungen (1) und (2) folgt:

Aus der Gleichung (3) erhält man:

'rf —

Es ist daher ersichtlich, daß die Erfindung zufridenstellend anwendbar ist, wenn die Gleichungen (5), (6) und (7) erfüllt sind.

Da der erfindungsgemäße Phasensynchronisierer am besten bei der Höchstbreite des Bereiches (j9) arbeitet, gilt für T in der Gleichung (6):

T= I

(8)

< T < T und

T-T

10

Unter den Bedingungen f/£ t_r und t'rS t'r arbeitet der Phasensynchronisierer daher am besten und stabilsten.

Wenn die Anstiegs- und die Abfallzeit im Vergleich zur Dauer des Signals vernachlässigbar sind und die Ladung jedes Tintentröpfchens von der jeweiligen Augenblicksspannung an der Ladeelektrode abhängt, sind die Anstiegs- und Abfallzeiten t_r, t'_n U und t'r sämtlich vernachlässigbar, und aus den Gleichungen (6) und (7) folgt:

während aus der Gleichung (8) folgt:

T T

T = - und /„= -.

Es ist ersichtlich, daß der Phasensynchronisierer unter diesen Bedingungen hochwirksam und hochstabil arbeitet.

Wie vorstehend erläutert, werden erfindungsgemäß die aus der Düse austretenden Tintentröpfchen in zwei Gruppen unterteilt: in die zum Aufzeichnen und in die zum Phasenprüfen verwendeten Tintentröpfchen; die Phasenabweichung des Aufzeichnungssignals wird automatisch durch die zum Phasenprüfen bestimmten Tintentröpfchen erfaßt, so daß die Tintentröpfchen durch das Aufzeichnungssignal entsprechend der ÄufzeichnungsinTormation immer richtig autiädbar sind; erforderlichenfalls ist auch ein Mehrfach-Schreiber mit mehreren gleichzeitig arbeitenden Düsen verwendbar.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Phasensynchronisierer für einen Tintenstrahlschreiber,

— in dem durch aus einem Bezugsoszillator abgeleitete Impulse Tintentröpfchen in einer Düse erzeugt, in einer Aufladevorrichtung aufgeladen und in einem elektrischen Feld entsprechend der aufzuzeichnenden Information auf einen Aufzeichnungsträger bzw. zu einem Tröpfchen-Auffänger abgelenkt werden,

— bei dem zwischen für die Aufzeichnung vorgesehenen Tintentröpfchen sog. Phasenprüftröpfchen eingefügt sind, die durch ein Phasenprüfsignal aufgeladen sind und bei richtiger Phasenlage zu einem Tröpfchen-Detektor gelangen, und

— bei dem eine Phasen-Steuereinrichtung vorgesehen ist zur Steuerung der Phase des Aufzeichnungs-Ladesignals relativ zur Phase der Erzeugung der Tin ten tröpfchen,